Revista Cubana de Investigaciones Biomédicas

Space Physiology

Genetic polymorphism of receptor CCRL2 in Cuban individuals with AIDS

Comparative assessment of electrocardiographic parameters of some birds in ilorin-an essential diagnostic tool

ABSTRACT Introduction: Cardiovascular disease is an important cause of death in birds. Spontaneous turkey cardiomyopathy (STC; round heart), ruptured aorta and sudden death account for over 50% in avians. The diagnosis is usually based on history and gross examination. This work was designed to assess the electrocardiographic parameters of various birds as alternative/additional means of clinical diagnosis. Objective: of this study was to identify every aspect of the Lead II ECG wave form. The electrocardiogram is a useful tool in avian medicine as it can be utilized to measure heart rate and to detect arrhythmias, cardiac chamber enlargement, and electrical conductance abnormalities. Methods: EDAN 10 Veterinary electrocardiographic equipment made in China; with a 200 mm/s paper speed and a sensitivity of 100 mm/mV was used to measure the electrocardiographic. The five alligator clip electrodes were fixed directly to the skin under the feather- on the forearms (muscular part of the wing), on the hind limbs above the stifle joint, and the heart as described earlier by Azeez et al, (2017). Birds were placed on lateral recumbency. The EDAN was connected to the laptop and information about each bird was recorded and saved. Birds considered include Broilers, Domestic duck, White geese, Chinese geese, Laying birds (chicken), point of lay birds and Turkey. They were all carefully restrained. 5 birds from each group were used. Results: The ECG exhibited positive P wave, inverted (Q)RS and positive T wave in all of them. S-S interval was regular in turkey and duck, irregular in chicken and Chinese geese. The PR interval in the Laying birds and Broilers were very longer with overlap by QRS. The (Q)RS was shorter (29-44ms)in the chicken with very short amplitude, longer (50-65ms)in turkey and duck with longer amplitude. No significant difference in the QRS within the groups. QT interval was longer in turkey, geese and duck (297-456ms) but shorter in chicken. Conclusions: Electrocardiography is a useful diagnostic tool in birds. However, while interpreting electrocardiographic, Clinicians should always consider history, clinical findings and laboratory results before final diagnosis. More emphasis should be place on use of electrocardiographic by Veterinarians and Clinicians in handling cases of cardiovascular issues in birds.

RESUMEN Introducción: Las enfermedades cardiovasculares son una importante causa de muerte entre las aves. La miocardiopatía espontánea del pavo (MEP; corazón redondo), la ruptura de la aorta y la muerte súbita representan más del 50 % de las muertes aviares. Generalmente el diagnóstico se basa en los antecedentes y en un examen general. En el presente estudio se evalúan los parámetros electrocardiográficos de un grupo de aves como medios alternativos / adicionales del diagnóstico clínico. Objetivo: Identificar cada aspecto de la forma de onda del ECG de derivación II. El electrocardiograma es una herramienta útil en la medicina aviar, ya que puede usarse para medir la frecuencia cardíaca y para detectar arritmias, agrandamiento de la cámara cardíaca y anomalías de la conductancia eléctrica. Métodos: Los parámetros electrocardiográficos se midieron con un electrocardiógrafo veterinario EDAN 10 fabricado en China, con una velocidad del papel de 200 mm/s y una sensibilidad de 100 mm/mV. Los cinco electrodos de presilla tipo cocodrilo fueron fijados directamente a la piel bajo las plumas en el área del antebrazo (parte muscular del ala), en las extremidades posteriores por encima de la babada, y en el corazón según se describe en Azeez et al (2017). Las aves fueron colocadas en posición reclinada lateral. El EDAN se conectó a una laptop para registrar y guardar la información sobre cada ave. Las aves del estudio eran pollos de engorde, patos domésticos, gansos blancos, gansos chinos, gallinas ponedoras, aves listas para empezar a poner y pavos. Todas fueron sujetadas firmemente. Se utilizaron cinco aves de cada grupo. Resultados: El ECG mostró una onda P positiva, un (Q)RS invertido y una onda T positiva en todas ellas. El intervalo S-S fue regular en pavos y patos, e irregular en pollos y gansos chinos. El intervalo PR fue mucho más largo en las ponedoras y los pollos de engorde, con superposición por el QRS. El (Q)RS fue más corto (29-44 ms) en los pollos con una amplitud muy corta, y más largo (50-65 ms) en pavos y patos con una amplitud más larga. No se hallaron diferencias significativas en el QRS dentro de los grupos. El intervalo QT fue más largo en los pavos, gansos y patos (297-456 ms) pero más corto en los pollos. Conclusiones: La electrocardiografía es una útil herramienta para el diagnóstico de las aves. Sin embargo, al interpretar la información electrocardiográfica, siempre se deben tener en cuenta los antecedentes, los hallazgos clínicos y los resultados de laboratorio antes de emitir el diagnóstico definitivo. Se debe hacer más hincapié en el uso de la electrocardiografía por parte de los veterinarios y los médicos al tratar casos de problemas cardiovasculares en las aves.

IgG anti-Toxoplasma gondii antibody index as a measure of the naturally-acquired immune intrathecal response in a neuroepidemiological study

ABSTRACT Introduction: The presence of IgG anti-Toxoplasma gondii has been used as an indicator to measure the naturally-acquired immune intrathecal response due to the polyclonal and polyspecific intrathecal response developed in neuroinflammation processes. The absence of anti-Toxoplasma gondii antibodies in a subject who had been exposed to the parasite could be seeded as immunocompromised. The aim of the study is determine cases of autoimmunity and immunodeficiency. Objective: Demonstrate whether the IgG anti-Toxoplasma gondii antibody index can be used as an indicator of a population immune status seen through patients with neuroinflammatory processes. Methods: Cerebrospinal fluid (CSF) and serum samples were taken from 64 pediatric patients with intrathecal synthesis of antibodies and IgG anti-Toxoplasma gondii antibody indexes (AI) were determined. Results: The sample was divided in three intervals according to Hansotto Reiber investigations (≤0.6; 0.6-1.5; ≥1.5) and a mean interval ±1SD between 0.23 and 1.12. The groups were quite similar regarding to clinic and demographic characteristics; there were statics differences on anti-Toxoplasma gondii AI (p<0.01) and the presence of domestic animals (p=0.04). In the group with AI≥1.5, the 83.3% had positive the Measles-Rubella-Zoster reaction, indicative of active autoimmune disease. On the group with AI≤0.6 were analyzed six different variables trying to find possible cases with immunodeficiencies: risk factors to contract toxoplasmosis; subjective clinical of immunocompromise; a test to detect immunodeficiencies; response against vacunal antigens and humoral response determined by IgG levels in serum. The immunodeficiencies test was the variable with higher statistical significance (p= 0.047). Conclusions: The conclusion was that is possible to find subjects with autoimmune disorder and other ones with immunocompromise through the IgG anti-Toxoplasma gondii index by the developed investigation strategy.

RESUMEN Introducción: La presencia de IgG anti-Toxoplasma gondii se ha utilizado como indicador para medir la respuesta inmune intratecal adquirida naturalmente, debido a la respuesta intratecal poliespecífica y policlonal que se produce en los procesos neuroinflamatorios. La ausencia de anticuerpos anti-Toxoplasma gondii en un sujeto que ha estado expuesto al parásito se puede ver como un caso de inmunocompromiso. Objetivo: Determinar casos de autoinmunidad e inmunodeficiencia. Métodos: Se tomaron muestras de líquido cefalorraquídeo (LCR) y suero de 64 pacientes pediátricos con síntesis intratecal de anticuerpos y se determinaron los índices de anticuerpos (IA) IgG anti-Toxoplasma gondii. Resultados: La muestra se dividió en tres intervalos según las investigaciones de Hansotto Reiber (·0,6; 0,6-1,5; ·1,5) y un intervalo medio ±1DE entre 0,23 y 1,12. Los grupos eran bastante similares en cuanto a sus características clínicas y demográficas, pero mostraban diferencias estadísticas en sus índices de anticuerpos anti-Toxoplasma gondii (p< 0,01) y la presencia de animales domésticos (p= 0,04). En el grupo con IA·1,5, el 83,3% tuvo una reacción positiva al sarampión-rubéola-zóster, lo que indica la presencia de enfermedad autoinmune activa. En el grupo con IA·0,6 se analizaron seis variables diferentes, tratando de encontrar posibles casos de inmunodeficiencia: factores de riesgo de contraer toxoplasmosis, historia clínica subjetiva de inmunocompromiso, una prueba para detectar inmunodeficiencias, respuesta ante antígenos vacunales y respuesta humoral determinada por niveles de IgG en suero. La prueba de inmunodeficiencias fue la variable que mostró la mayor significación estadística (p= 0,047). Conclusiones: Se concluye que es posible encontrar sujetos con trastornos autoinmunes y otros con inmunocompromiso a partir del índice de IgG anti- Toxoplasma gondii siguiendo la estrategia de investigación elaborada.

Exercise Countermeasures for the Spine in Microgravity

ABSTRACT Weakness and neuromuscular deconditioning of the anti-gravity spine muscles develop after 6-month missions in space. There is also a high incidence of herniated nucleus pulposus in cervical and lumbar discs with back pain post-flight. Prolonged microgravity reduces the physiological loading forces needed for spine homeostasis and may alter neuromuscular postural reflexes leading to injury upon return to 1G. Nine astronauts were tested using the Biering-Sorensen test to measure spine isometric endurance pre- and post-flight. The results show significant decrements in muscle isometric endurance and correlates with atrophy of the multifidus, erector spinae, quadratus lumborum and psoas, reduced cross-sectional area and functional cross-sectional area with MRI measurements. Current ISS exercise countermeasures appear to be insufficient in mitigating loss of spinal function due to lack of specifically designed exercises to address specific antigravity muscles. Intensity of resistance loading is proposed to be specific to the muscle isoform that needs the most optimal mechanotransduction using adjustable pulley resistance vectors in line or parallel to the target muscle fibre orientations. Pulley apparatus may be in the form of flywheel or pneumatic derived resistance. Since antigravity muscles are predominantly Type I muscle isoform, endurance and stability are the main functional qualities which would require higher repetitions in good form, moderate resistance, and multiple sets. This proposal is intended to define efficient type of spine exercises to counter the maladaptive effects from prolonged spaceflight and lead to accepted countermeasures. Supported by NASA Grants NNXlOAM18G and NNX13AM89G.

RESUMEN La debilidad y el desacondicionamiento neuromuscular de los músculos de la columna vertebral encargados de la anti-gravedad aparecen a partir del sexto mes de estancia en el espacio. En la etapa posterior al vuelo también se observa una elevada incidencia de núcleos pulposos herniados en discos cervicales y lumbares con dolor de espalda. La microgravedad prolongada reduce las fuerzas de carga fisiológica necesarias para la homeostasis de la columna vertebral, además de que puede alterar los reflejos posturales neuromusculares provocando lesiones al regresar a 1G. Nueve astronautas fueron evaluados con la prueba de Biering-Sorensen para medir la resistencia isométrica de la columna vertebral antes y después del vuelo. Los resultados muestran decrecimientos significativos en la resistencia isométrica muscular y correlatos con atrofia del multifidus, erector spinae, quadratus lumborum y psoas, reducción del área transversal y área transversal funcional con mediciones IRM. Las contramedidas actuales de la EEI para los ejercicios parecen ser insuficientes para mitigar la pérdida de función espinal provocada por la falta de ejercicios dirigidos a músculos antigravedad específicos. Se propone que la intensidad de la carga de resistencia sea específica para la isoforma muscular que requiere la mecanotransducción más óptima usando vectores de resistencia de polea ajustables alineados o paralelos a las orientaciones de la fibra muscular a que estén dirigidos. El dispositivo de poleas puede tomar la forma de volante o de resistencia derivada de fuerza neumática. Como los músculos antigravedad son predominantemente isoformas musculares Tipo I, la resistencia y la estabilidad son las principales cualidades funcionales que requerirían mayores repeticiones en buena forma, resistencia moderada y múltiples ciclos. La propuesta que aquí se presenta está dirigida a definir el tipo eficiente de ejercicios para la columna vertebral para contrarrestar los efectos de adaptación inadecuada provocados por un vuelo espacial prolongado, así como avanzar hacia la creación de contramedidas aceptables. Realizado con el apoyo de las subvenciones de la NASA NNXlOAM18G y NNX13AM89G.

Neuroimmunological approach for evaluation of viral measles, mumps and rubella (MMR) triple vaccine

ABSTRACT Introduction: During the neuroinflammatory processes there are a poly-specific and polyclonal activation in the cerebrospinal fluid. It means that there can be quantified antibodies against all the components of the vaccines may have received. Objective: To evaluate the immune response against measles, mumps and rubella in vaccinated pediatric patients. Methods: All the serum and cerebrospinal fluid (CSF) paired samples from pediatric patients with neurological symptoms, that were submitted to hospitals from Havana City and were performed a lumbar puncture, were collected. Serum and CSF IgG, albumin were measured by immune-diffusion techniques using NOR and LC Partigen Immunoplates (Siemens, Marburg) and specific antibodies against measles, mumps and rubella were quantified by ELISA kits (Enzygnost, Siemens, Marburg). Reibergrams were employed in order to determine if there was IgG intrathecal synthesis. Later on, antibody index against the specific virus were calculated. Results: In all the neuroimmune inflammation process were found antibody index against measles, mumps and rubella in a different ample confidence variation among the different virus. Antibodies against mumps are significantly different from the other ones. It could be due to a natural different immune response or due to a deficient vaccine quality lot. Also it was possible to identify six pediatric patients that had no immune antibody index at all. It coincides with a transient hypogammaglobulinemia of infancy in such patients. Conclusions: This neuroimmunological approach can be used to evaluate the immune status in pediatric population.

RESUMEN Introducción: Durante los procesos neuroinflamatorios se produce una activación poliespecífica y policlonal en el líquido cefalorraquídeo. Eso significa que pueden existir anticuerpos cuantificados contra todos los componentes de las vacunas que se reciban. Objetivo: Evaluar la respuesta inmune contra el sarampión, las paperas y la rubéola en pacientes pediátricos vacunados. Métodos: Se recogieron muestras pareadas de suero y líquido cefalorraquídeo (LCR) de pacientes pediátricos con síntomas neurológicos mediante punciones lumbares realizadas en hospitales de Ciudad de La Habana. El IgG y la albúmina del suero y el LCR fueron medidos con técnicas de inmunodifusión usando inmunoplacas Partigen NOR y LC (Siemens, Marburgo). Los anticuerpos específicos contra el sarampión, la parotiditis y la rubéola se cuantificaron con dispositivos para ELISA (Enzygnost, Siemens, Marburgo). Se utilizaron reibergramas para determinar la presencia de síntesis intratecal de IgG. Seguidamente se calculó el índice de anticuerpos contra el virus específico. Resultados: En todos los procesos de inflamación neuroinmune se encontraron índices de anticuerpos contra el sarampión, la parotiditis y la rubéola con una variación amplia y diferente entre los distintos virus. Los anticuerpos contra la parotiditis son significativamente diferentes a los demás, lo que puede deberse a una respuesta inmune natural distinta o a una deficiente calidad de las vacunas. También fue posible identificar a seis pacientes pediátricos en los que no se observó ningún índice de anticuerpos inmunes, en coincidencia con la presencia de hipogammaglobulinemia transitoria infantil en esos pacientes. Conclusiones: El enfoque neuroinmunológico que se describe puede usarse para evaluar el estado inmunológico de la población pediátrica.

Vascular Adaptations to Spaceflight: Results from the Vascular Series Experiments

ABSTRACT Long-duration spaceflight on the International Space Station (ISS) could be detrimental to astronaut health because of the prolonged period of physical unloading and other stressful factors including isolation and radiation in the microgravity environment. The Vascular Series of experiments was designed to investigate the effects of spaceflight on the arteries. We tested the hypothesis that removal of the normal head-to-foot gravitational force experienced everyday on Earth would cause increased stiffness of the carotid arteries as well as development of insulin resistance that could also impact vascular health. In Vascular, the first experiment of the series, results confirmed increased carotid artery stiffness and insulin resistance; but, the study also revealed a more generalized artery stiffness extending into the lower body. Hormonal and oxidative stress markers could have also influenced vascular health. The next experiments in the Vascular Series, Vascular Echo and Vascular Aging will advance investigations of vascular health employing the ECHO device that has remote robotic control of the ultrasound by experts on the ground to enhance image acquisition while on ISS, and to follow post-flight recovery processes. Vascular Aging will introduce oral glucose tolerance testing on ISS to further quantify the magnitude and the cause of insulin resistance and impaired glucose handling during spaceflight. Together, these studies will provide critical information about the extent of vascular changes during spaceflight and will determine whether all factors that contribute to increased arterial stiffness are reversible, or if there are long-term cardiovascular health consequences.

RESUMEN Los vuelos espaciales prolongados de la Estación Espacial Internacional (EEI) podrían afectar la salud de los astronautas, debido al largo tiempo de descarga física y otros factores estresantes, entre ellos el aislamiento y la radiación en un entorno de microgravedad. La Serie Vascular de experimentos fue diseñada para investigar los efectos de los vuelos espaciales en las arterias. Evaluamos la hipótesis de que la eliminación de la fuerza gravitacional normal de cabeza a pies experimentada cada día en la Tierra provocaría un aumento de la rigidez de las arterias carótidas, así como la aparición de resistencia insulínica, lo que también podría afectar la salud vascular. En el primer experimento de la serie, denominado Vascular, los resultados confirmaron un incremento de la rigidez de las arterias carótidas y resistencia insulínica. Sin embargo, el estudio también reveló una rigidez arterial más generalizada, la que se extendía a la sección inferior del cuerpo. Por otra parte, es posible que los marcadores hormonales y de estrés oxidativo también hayan afectado la salud vascular. Los próximos experimentos de la Serie Vascular, denominados Eco Vascular y Envejecimiento Vascular, impulsarán las investigaciones sobre salud vascular mediante el uso del dispositivo ECHO, que posibilita el control remoto robótico del ultrasonido por expertos desde la tierra para perfeccionar la adquisición de imágenes durante los vuelos de la EEI, así como el seguimiento de los procesos de recuperación posteriores al vuelo. El experimento conocido como Envejecimiento Vascular incorporará pruebas de tolerancia a la glucosa durante los vuelos de la EEI para perfeccionar la cuantificación de la magnitud y la causa de la resistencia insulínica y el manejo de la glucosa alterada durante los vuelos espaciales. En conjunto, esos estudios proporcionarán información fundamental sobre el alcance de los cambios vasculares durante los vuelos espaciales, y determinarán si todos los factores que contribuyen al aumento de la rigidez arterial son reversibles o si existen consecuencias cardiovasculares a largo plazo.

Stress and Coping in Extreme Environments: Implications for a Mars Mission

ABSTRACT Introduction: There are very few studies of all-women teams performing in highly challenging isolated, confined, and extreme environments. Objective: To evaluate individual stressors, coping methods, and team functioning over an extended highly challenging trek. Methods: Subjects in this study were six British military officers who successfully traversed the Antarctic continent on skis over a 61-day 1700 km trek. The measures administered and their timing were as follows: Pre-expedition - Multidimensional Personality Questionnaire-Brief Form (MPQ-BF); Triarchic Psychopathy Measure (TriPM); Portrait Values Questionnaire (PVQ); Expedition - weekly rating form (WRF) assessing stress, coping, and team decision making; Post-expedition - debriefing interview and PVQ. Results: The group had high scores on personality scales indicating traits of Achievement, Social Closeness, Absorption (imagination), and Boldness, although individual differences were evident. Subjects gave high ratings to PVQ Hedonism (pleasure), Stimulation, and Self-direction values; the Tradition value was rated low. Subjects reported primarily positive experiences on the ice, and used both cognitive and behavioral coping methods to deal with stress. A salient issue was resolving individual goals among team members vs. team goals in the pace and distance covered each day. Other themes related to the importance of honesty in communication for team success, dealing with friction between two dominant individuals, and proving oneself through the physical challenge. Discussion: The implications of these findings for a Mars mission include the importance of enhancing the effectiveness of both pre-flight training and the countermeasures developed for use during flight to deal with interpersonal and work performance stressors. The effective use of ground-based analogs such as expedition teams operating in challenging and extreme environments is discussed.

RESUMEN Introducción: Existen muy pocos estudios sobre el desempeño de equipos exclusivamente femeninos en entornos muy hostiles, aislados, confinados o extremos. Objetivo: Evaluar los factores estresantes individuales, los métodos de afrontamiento y el funcionamiento del equipo durante una caminata prolongada y altamente desafiante. Métodos: Los sujetos del presente estudio fueron seis oficiales militares británicas que atravesaron exitosamente el continente antártico en un fatigoso recorrido en esquís de 1 700 km y 61 días. Las mediciones administradas y su duración fueron las siguientes: Pre-expedición - Cuestionario multidimensional de personalidad - formulario breve (MPQ-BF); Medida psicopática triárquica (TriPM); Cuestionario de valores (PVQ); Expedición - formulario de evaluación semanal (WRF), que evalúa el estrés, el enfrentamiento y la toma de decisiones colectivas; Post-expedición - entrevista sobre incidentes y PVQ. Resultados: El grupo obtuvo altas calificaciones en las escalas de personalidad relacionadas con los siguientes rasgos: Logros, Cercanía Social, Abstracción (imaginación) e Intrepidez, aunque con evidentes diferencias individuales. Los sujetos otorgaron altas calificaciones a los valores PVQ de Hedonismo (placer), Estimulación y Autodirección, mientras que el valor Tradición obtuvo una baja calificación. Los sujetos reportaron sobre todo experiencias positivas en el hielo, y aplicaron métodos de enfrentamiento tanto cognitivos como conductuales para manejar el estrés. Un problema recurrente fue la conciliación entre los objetivos individuales y los colectivos en cuanto a la velocidad de avance y la distancia que debían cubrir cada día. Otros temas fueron la importancia de la honestidad en la comunicación para lograr éxitos colectivos, el manejo de las fricciones entre dos individuos dominantes, y el probarse a uno mismo mediante el enfrentamiento a retos físicos. Discusión: Las implicaciones de estos resultados para una misión a Marte incluyen la importancia de elevar la efectividad tanto del entrenamiento anterior al vuelo como de las contramedidas elaboradas para su aplicación durante el mismo, con vistas a manejar los factores estresantes en el trabajo y las relaciones interpersonales. Se analiza el uso efectivo de condiciones análogas en tierra, como pueden ser las expediciones que se desenvuelven en entornos hostiles y extremos.

The effects of microgravity exposure on maximal oxygen consumption in humans

ABSTRACT After a short summary of the multifactorial models of maximal O2 consumption (VO2max) limitation, microgravity exposure is discussed as a convenient experimental condition to test these models. The following points are highlighted: 1) The decrease of (VO2max) in microgravity concerns specifically exercise performed in upright posture upon resumption of gravity exposure; 2) The decrease of (VO2max) after microgravity exposure has two components: one is fast and is related to cardiovascular adaptation, the other is slow and is related to the development of muscle atrophy; 3) (VO2max) does not decrease during microgravity or in supine posture upon resumption of gravity exposure, if the time in microgravity is sufficiently short; 4) cardiovascular oxygen transport accounts for 70% of (VO2max) limitation also after microgravity exposure.

RESUMEN Luego de un breve resumen de los modelos multifactoriales de la limitación del consumo máximo de oxígeno (VO2max), se analiza la exposición a la microgravedad como condición experimental conveniente para evaluar tales modelos. Se destacan los siguientes aspectos: 1) El decrecimiento en la microgravedad tiene que ver específicamente con los ejercicios realizados en posición vertical después de reanudar la exposición a la gravedad; 2) El decrecimiento posterior a la exposición a la microgravedad tiene dos componentes: uno es rápido y está relacionado con la adaptación cardiovascular, el otro es lento y está relacionado con la aparición de la atrofia muscular; 3) No decrece durante la microgravedad o en posición supina después de reanudarse la exposición a la gravedad, siempre que el tiempo transcurrido en microgravedad sea suficientemente corto; 4) el transporte de oxígeno cardiovascular representa el 70 % de la limitación también después de la exposición a la microgravedad.

Space travel in a high altitude environment: Biology by-passing the pressure laws of physics and BioSpaceForming

ABSTRACT After the accident on Apolo1, with 100% oxygen in the cabin, all spaceships now travel with a sea level pressure and 20.9% oxygen. Extravehicular activity requires lowering the pressures. It is complex and time consuming. Permanently reducing the cabin pressure would be a great advantage. A paper by NASA in 2013, proposed for the spaceflight environment: 8 psia / 32% O2 (reducing the sea level pressure (14.7 psi / 20.9% O2), but increasing the fraction of oxygen in order to replicate the sea level PaO2). However, we question this proposal, as it is based on the fear of hypoxia. Our proposal back in 2007 suggested that space travel should take place in a hypobaric environment of 9.5 psi / 20.9% O2 (like in the city of La Paz-Bolivia (3,600m) [11,811ft]). The logic behind it is that at all altitudes on planet Earth, life thrives in a 20.9% Oxygen, 79% Nitrogen. PaCO2 also needs to be considered. In a physiological manner, over 200 million inhabitants of high altitude above 2,000m [6,561ft], have perfectly normal lives. The astronauts could benefit of a Extra-Vehicular Activity (EVA) suit pressure of only 149 mmHg [2.8psi] (lighter, much more comfortable and efficient spacesuits) and space travel anemia could be reduced. The preparation prior-to-space travel could be carried out by adapting and living in a high altitude environment. We consider chronic hypoxia a fundamental step in BioSpaceForming (Adaptation to life in space). As all living beings start to move out of Earth into space, they will have to change their biology and adapt to new conditions.

RESUMEN Después del accidente del Apolo 1, ocurrido con 100 % de oxígeno en la cabina, todas las naves espaciales viajan con una presión de nivel del mar y 20,9 % de oxígeno. La actividad extravehicular requiere que se reduzcan las presiones. Es un proceso complejo que consume mucho tiempo. Reducir la presión de la cabina de manera permanente sería una gran ventaja. En un artículo de la NASA de 2013 se proponen las siguientes condiciones para el entorno de los vuelos espaciales: 8 psia / 32 % O2 (reduciendo la presión de nivel del mar (14,7 psi / 20,9 % O2), pero incrementando la fracción de oxígeno para replicar la PaO2 de nivel del mar). Sin embargo, nosotros nos cuestionamos esa propuesta, ya que está basada en el miedo a la hipoxia. La propuesta que hicimos en 2007 sugería que los vuelos espaciales se realizaran en un entorno hipobárico de 9,5 psi / 20,9 % O2 (como en la ciudad de La Paz, Bolivia (3 600 m) [11 811 ft]). El fundamento lógico es que en el planeta Tierra la vida se desarrolla a todas las alturas con 20,9 % oxígeno, 79 % nitrógeno, aunque también hay que tener en cuenta la PaCO2. Desde el punto de vista fisiológico, más de 200 millones de habitantes de grandes alturas de más de 2 000 m [6 561 ft] tienen una vida perfectamente normal. Para la Actividad Extra-Vehicular (EVA) a los astronautas les convendría más que el traje tuviera una presión de sólo 149 mmHg [2,8 psi], es decir, un traje más ligero y mucho más cómodo y eficiente, a la vez que se reduciría la ocurrencia de anemia espacial. La preparación previa al vuelo espacial podría basarse en la adaptación a un entorno de gran altitud y la vida en el mismo. Consideramos que la hipoxia crónica es un paso fundamental en la adaptación biológica y la supervivencia en el espacio. Todo organismo vivo que se traslade de la Tierra al espacio debe cambiar su biología y adaptarse a las nuevas condiciones.

Introduction to cuban space physiology meeting and gravity of exercise for a mission to Mars

ABSTRACT In order to develop effective countermeasures to maintain the health and well-being of crew members during prolonged spaceflight, such as a mission to Mars, an integrated physiologic view is necessary. Future spacecraft to deep space will be constrained by limited volume, food, water, shelter and other resources. Thus, it’s important to understand the highest risks and to direct research into these areas. This review paper examines important risks during a 2-3 year mission to Mars with a view to provide devices and methods to integrate across many physiologic systems in an attempt to reproduce activities of daily living on Earth. Because effective hardware for artificial gravity by centrifugation may be decades away, we propose use of lower body negative pressure (LBNP) as means to simulate multiple beneficial effects of gravitational stress including blood and fluid shifts towards the feet and mechanical loading of the body. LBNP-devices are reconfigurable as wearable suits to reduce mass or combined with exercise devices to increase efficacy of exercise in weightlessness.

RESUMEN Para desarrollar contramedidas efectivas para mantener la salud y el bienestar de los miembros de la tripulación durante un vuelo espacial prolongado, como una misión a Marte, es necesaria una visión fisiológica integrada. Las naves espaciales futuras al espacio profundo estarán limitadas por un volumen limitado, alimentos, agua, refugio y otros recursos. Por lo tanto, es importante comprender los riesgos más altos y dirigir la investigación en estas áreas. Este documento de revisión examina riesgos importantes durante una misión de 2-3 años a Marte con el fin de proporcionar dispositivos y métodos para integrarse en muchos sistemas fisiológicos en un intento de reproducir las actividades de la vida diaria en la Tierra. Debido a que el hardware efectivo para la gravedad artificial por centrifugación puede estar a décadas de distancia, proponemos el uso de la presión negativa de la parte inferior del cuerpo (LBNP) como un medio para simular múltiples efectos beneficiosos del estrés gravitacional, incluidos los cambios de sangre y fluidos hacia los pies y la carga mecánica del cuerpo. Los dispositivos LBNP son reconfigurables como trajes portátiles para reducir la masa o combinados con dispositivos de ejercicio para aumentar la eficacia del ejercicio en la ingravidez.

Hypothetical role of hypoxia-inducible factor-1 in adaptations to microgravity

ABSTRACT Maintaining health in microgravity and overcoming environmental hazards such as cosmic radiation are essential for long-term space flight. Recent studies have focused on the involvement of hypoxia-inducible factor (HIF)-1 in altered gravity using cell-based or in vivo mouse model systems. HIF-1alpha and its target downstream gene expression are differentially expressed in hypergravity and microgravity. Nevertheless, underlying molecular mechanism of HIF-1alpha involvement is still unclear. Herein, we analyzed the 2019 Science paper by Garrett-Bakelman and coauthors in which NASA performed multidimensional analyses of long-term human spaceflight in identical twin astronauts. Correlations were found between the expression of HIF-1alpha related cytokines and prolonged space flight. We hypothesize that HIF-1alpha is a molecular target for the development of therapeutics to prevent the detrimental effects of microgravity and cosmic radiation on astronauts during long-term space flight.

RESUMEN Mantener la salud en microgravedad y superar los peligros ambientales como la radiación cósmica son esenciales para los vuelos espaciales a largo plazo. Estudios recientes se han centrado en la participación del factor inducible por hipoxia (HIF) -1 en la gravedad alterada utilizando sistemas de modelos de ratones basados en células o in vivo. HIF-1alpha y su expresión génica secuencial objetivo se expresan diferencialmente en hipergravedad y microgravedad. Sin embargo, el mecanismo molecular subyacente de la participación de HIF-1alpha aún no está claro. Aquí, analizamos el artículo de Ciencia de 2019 de Garrett-Bakelman y coautores en el que la NASA realizó análisis multidimensionales de vuelos espaciales humanos a largo plazo en astronautas gemelos idénticos. Se encontraron correlaciones entre la expresión de citoquinas relacionadas con HIF-1alpha y el vuelo espacial prolongado. Presumimos que HIF-1alpha es un objetivo molecular para el desarrollo de terapias para prevenir los efectos perjudiciales de la microgravedad y la radiación cósmica en los astronautas durante los vuelos espaciales a largo plazo.